Oscilador LTSpice Colpitts: ¿Cómo puedo calcular a priori la amplitud de salida?

He simulado este oscilador LC con un MOSFET y funciona.

¿Cómo puedo calcular teóricamente la amplitud de la señal oscilante de salida?

Osciladores LC Colpitts

Datos Mosfet

Un comentario menor: si proporciona L y W, a menudo no necesita proporcionar el resto de las áreas y perímetros, ya que se calculan en función de L y W. Si lo hace, podría haber casos en los que sus valores y los de LTspice Choque debido a una diferencia de decimales Por ejemplo, puede escribir 24p pero LTspice podría calcularlo como 23.9999...p. No contará como un error (la simulación se ejecutará), pero el registro de errores aparecerá rápidamente.
¡No esperas especialmente poco! La amplitud crecerá tanto como sea posible antes de que la ganancia efectiva caiga (debido a la distorsión) por debajo de la cantidad necesaria para compensar la atenuación de la ruta de retroalimentación. Si no quiere encontrarlo simulando numéricamente ni construyendo un circuito de prueba, necesita la maquinaria del análisis de circuitos no lineales y eso es algo sustancialmente más complejo que analizar circuitos lineales. Una salida: inserte un circuito AGC que sea manejable y reduzca la ganancia abruptamente por encima de cierto nivel antes de que el amplificador mosfet comience a distorsionarse severamente.

Respuestas (2)

¿Cómo puedo calcular a priori la amplitud de salida?

no puedes; bueno, no a ningún grado de precisión razonable. Si fuera un oscilador BJT Colpitts, entonces puede ser un poco más preciso. Piense en cuánta variación puede haber en el voltaje de umbral de la fuente de puerta de cualquier MOSFET; esto tendrá un gran impacto en las variaciones observadas en la amplitud de salida de un amplificador de fuente común simple, y mucho menos un oscilador cuya amplitud de salida se mantiene aproximadamente dentro de un rango de valores debido a las no linealidades en el dispositivo, así como los matices de voltaje de umbral.

Como con cualquier oscilador de onda sinusoidal, las fórmulas básicas describen la frecuencia de oscilación pero no la amplitud. Los osciladores de onda sinusoidal de un solo transistor simple se basan en la distorsión para limitar la amplitud de salida y, por lo tanto, estos circuitos son un poco impredecibles.

Creo que sería interesante eliminar errores o abordar esto con un zócalo, comprar 1 pieza del mismo FET de cada distribuidor (diferentes lotes), ejecutarlos todos y llegar a una media y una desviación.

Para cada oscilador "lineal" (mejor: casi lineal), la amplitud de salida está determinada por (a) el exceso de ganancia (por encima del requisito teórico de ganancia de bucle unitario) y (b) la no linealidad (intencional o no intencional) dentro de el lazo.

Recuerda la bonita frase: cada oscilador lineal requiere una cierta (pequeña) cantidad de no linealidad.

Solo cuando las dos cantidades mencionadas en (a) y (b) son bien conocidas, puede hacer una buena suposición sobre la amplitud esperada, siempre que se pueda aplicar el análisis del primer armónico (amortiguación suficiente de los armónicos más altos debido a la característica de frecuencia selectiva de el circuito de realimentación).

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